IO模型介绍（select、poll、epoll）
内容提要
IO模型是指输入输出模型，常见的有磁盘IO和网络IO。应用程序不能直接进行读写操作，而是通过操作系统提供的API来进行。IO调用是应用程序向操作系统发起调用，IO执行是操作系统完成IO操作。一次IO流程包括应用程序发起IO调用、操作系统准备数据、数据准备阶段、数据copy阶段。阻塞IO需要不断调用read函数进行系统调用，而非阻塞IO可以通过循环尝试读写文件描述符。多路复用通过select、poll、epoll函数同时监控多个文件描述符，减少线程资源创建。异步IO模型只需要发送一次请求就可以完成状态询问和数据拷贝的操作。同步IO是发出调用后需要参与等待结果的过程，异步IO是发出调用后自己不参与等待。
关键要点
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IO模型是输入输出模型，包括磁盘IO和网络IO。
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应用程序通过操作系统的API进行IO操作，不能直接读写。
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IO调用是应用程序向操作系统发起的请求，IO执行是操作系统完成操作的过程。
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一次IO流程包括发起调用、准备数据、数据准备阶段和数据拷贝阶段。
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阻塞IO需要不断调用read函数，而非阻塞IO通过循环尝试读写文件描述符。
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多路复用使用select、poll、epoll函数监控多个文件描述符，减少线程资源创建。
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异步IO模型只需发送一次请求即可完成状态询问和数据拷贝。
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同步IO需要等待结果，异步IO则不需要参与等待。
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非阻塞IO通过非阻塞的read()函数实现，第一阶段读未就绪时返回-1。
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多路复用减少了系统调用，内核检测文件描述符可读状态。
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select、poll和epoll是多路复用的实现方式，epoll优化了性能。
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epoll使用红黑树结构，提高事件增删查改效率。
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信号驱动IO通过SIGIO信号通知线程数据准备就绪。
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异步IO只需一次请求即可完成所有操作，优化了传统的询问和接收模式。
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同步IO需要参与等待，异步IO则不需要。
延伸问答
IO模型的基本概念是什么？
IO模型是输入输出模型，包括磁盘IO和网络IO，应用程序通过操作系统的API进行IO操作。
阻塞IO和非阻塞IO有什么区别？
阻塞IO需要不断调用read函数等待数据，而非阻塞IO通过循环尝试读写文件描述符，第一阶段读未就绪时返回-1。
多路复用的作用是什么？
多路复用通过select、poll、epoll函数同时监控多个文件描述符，减少线程资源创建，提高效率。
epoll相较于select和poll有什么优势？
epoll优化了性能，减少了系统调用的开销，并使用红黑树结构提高事件增删查改的效率。
异步IO模型的工作原理是什么？
异步IO模型只需向内核发送一次请求，内核在数据准备就绪后主动将数据复制到用户空间，并通知应用程序。
同步IO和异步IO的主要区别是什么？
同步IO需要在发出调用后等待结果，而异步IO则在发出调用后不需要参与等待，内核会主动通知应用程序。
